(57)【要約】【課題】  本発明は携帯電話機に組み込まれる小型カメラに関し、実用化可能である望遠機能を備えた構成とすることを目的とする。【解決手段】  下側のＣＣＤ型固体撮像素子２１を備えたカメラモジュール２０と、上側のレンズモジュール３０とよりなる。レンズモジュール３０は、凸レンズ３１が固定してある第１のレンズホルダ４１と、凹レンズ３２が固定してある第２のレンズホルダ４２と、第１のレンズホルダ４１を回動させる超音波モータ部３３とを有する。第２のレンズホルダ４２は、外周面には雄ねじ状の螺旋溝４２ａを第１のレンズホルダ４１の内周面の雌ねじ状の螺旋溝４１ａに嵌合させて、第１のレンズホルダ４１の内側に支持されており、且つ、ガイド溝４２ｂ，４２ｃが夫々ガイドロッド４３，４４に嵌合してある。【選択図】  図１
2006017923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を有するカメラモジュールにレンズモジュールが取り付けられてなる構成の小型カメラであって、
上記レンズモジュールは、
基板と、
内周面に雌ねじ状の螺旋溝を有し、該基板上に回動可能に支持してある筒状の部材と、
該筒状部材を回動させる超音波モータ部と、
外周面に雄ねじ状の螺旋溝を有し、内側にレンズが固定してあり、該雄ねじ状螺旋溝が上記雌ねじ状螺旋溝に嵌合した状態で上記筒状部材の内部に支持されているレンズホルダと、
該レンズホルダの回動を制限しつつ該レンズホルダを上記筒状部材の軸線方向に案内する案内機構とを有し、
該超音波モータ部が駆動されて上記筒状部材が回動されると、上記レンズホルダが上記案内機構によって案内されつつ、上記筒状部材の軸線方向に移動する構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
上記超音波モータ部は、
固定してある環状の振動圧電素子に、上記筒状部材の下端の環状のフランジ部が、環状であり湾曲部が周方向に並んでおり波状の板ばね部材によって押し付けられている構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項３】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
上記超音波モータ部は、
固定してある環状の振動圧電素子に、上記筒状部材の下端の環状のフランジ部が、環状であり湾曲部が周方向に並んでおり波状の板ばね部材によって押し付けられている構成であり、
上記基板上に固定してあるカバー部材が、上記筒状部材のフランジ部を回動可能に支持すると共に、上記板ばね部材と上記振動圧電素子とを覆い、且つ、上記板ばね部材を弾性変形させた状態とし、該板ばね部材の弾性力によって上記筒状部材のフランジ部を上記振動圧電素子に押し付ける構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項４】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
上記超音波モータ部は、
上記基板上に固定してある環状の振動圧電素子と、
該環状の振動圧電素子上の上記筒状部材のフランジ部と、
該上記筒状部材のフランジ部上に載っており、環状であって湾曲部が周方向に並んでいる波状の板ばね部材と、
内側フランジ部を有し、該内側フランジ部が上記板ばね部材を覆うようにして上記基板上に固定してあり、該板ばね部材を弾性変形させた状態とするカバー部材とよりなり、
該板ばね部材の弾性力によって上記筒状部材のフランジ部を上記振動圧電素子に押し付ける構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項５】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
上記超音波モータ部は、
上記基板上に載っており、環状であって湾曲部が周方向に並んでいる波状の板ばね部材と、
該板ばね部材上の上記筒状部材のフランジ部と、
内側フランジ部を有し、該内側フランジ部が上記筒状部材のフランジ部を覆うように上記基板上に固定してあるカバー部材と、
該カバー部材の該内側フランジ部の下面に固定してある環状の振動圧電素子とよりなり、
上記カバー部材が固定されて該板ばね部材が弾性変形された状態となり、該板ばね部材の弾性力によって上記筒状部材のフランジ部を上記振動圧電素子に押し付ける構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項６】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
上記案内機構は、
該レンズホルダの外周側にその軸線方向に延在するガイド溝と、
該基板に固定して設けてあり、上記筒状部材の内部を該筒状部材の軸線方向に延在しており、上記ガイド溝と嵌合しているガイドロッドとよりなり、
該レンズホルダは、そのガイド溝を該ガイドロッドに案内されつつ移動される構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項７】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
該筒状部材は、先端部に凸レンズが固定してある構成であり、
該レンズホルダは、内部に凹レンズが固定してある構成であり、
該超音波モータ部が駆動されて上記筒状部材が回動されると、上記レンズホルダが該凹レンズと共に上記筒状部材の軸線方向に移動して、該凹レンズの該凸レンズに対する距離が可変される構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項８】
請求項１に記載の小型カメラにおいて、
該レンズホルダは、内部に凸レンズ及び凹レンズが固定してある構成であり、
該超音波モータ部が駆動されて上記筒状部材が回動されると、上記レンズホルダが該凸レンズ及び凹レンズと共に上記筒状部材の軸線方向に移動して、前記固体撮像素子に対する距離が可変される構成としたことを特徴とする小型カメラ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうち何れか一項記載の小型カメラを組み込んだ構成としたことを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子を備えた小型カメラに係り、特に、携帯電話機に組み込まれる小型カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の多くは固体撮像素子を備えた小型のカメラを組み込んでいる。従来のカメラはレンズが固定である構成である。携帯電話機では機能の充実が求められており、カメラに着目すると、例えばズーム機能を備えることが求められている。この場合に、カメラのサイズは携帯電話機のサイズによって決定されるため、レンズを駆動させる機構等を小型にする必要がある。
【０００３】
小型のカメラのレンズモジュールの内部に静電アクチュエータを設け、この静電アクチュエータを駆動させてレンズをその光軸方向に移動させて、ズーム機能を備えることも考えられる。
【特許文献１】特開２００３−９５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、レンズの筒体に対する固定が不安定であり、使用中に衝撃を受ける
携帯電話機に組み込むには適当ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決した小型カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、固体撮像素子を有するカメラモジュールにレンズモジュールが取り付けられてなる構成の小型カメラであって、上記レンズモジュールは、
基板と、
内周面に雌ねじ状の螺旋溝を有し、該基板上に回動可能に支持してある筒状の部材と、
該筒状部材を回動させる超音波モータ部と、
外周面に雄ねじ状の螺旋溝を有し、内側にレンズが固定してあり、該雄ねじ状螺旋溝が上記雌ねじ状螺旋溝に嵌合した状態で上記筒状部材の内部に支持されているレンズホルダと、
該レンズホルダの回動を制限しつつ該レンズホルダを上記筒状部材の軸線方向に案内する案内機構とを有し、
該超音波モータ部が駆動されて上記ホルダが回動されると、上記レンズホルダが上記案内機構によって案内されつつ、上記筒状部材の軸線方向に移動する構成としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、レンズホルダはその雄ねじ状螺旋溝が雌ねじ状螺旋溝に嵌合した状態で筒状部材の内部に支持されている構成であるため、望遠機能を備えて、しかも、衝撃が作用してもずれにくくて衝撃に強い構造を実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例１になる携帯電話機用カメラ１０を示す。携帯電話機用カメラ１０は、同図（Ｃ）に示すように、下側のカメラモジュール２０と、上側のレンズモジュール３０とよりなる。Ｚ１−Ｚ２は高さ方向である。携帯電話機用カメラ１０は、同図（Ｄ）に示すように折り畳み型の携帯電話機１５の折り畳み側本体１６内に組み込んである。この折り畳み側本体１６は操作側本体１７に対して回動可能である。
【００１０】
カメラモジュール２０は、ＣＣＤ型固体撮像素子２１が基板２２上に実装してあり、且つ、この基板２２上に、凸レンズ２３が固定してあるカバー部材２４が固定してあり固体撮像素子２１を覆っている構成であり、偏平な箱形状である。
【００１１】
図２に併せて示すように、レンズモジュール３０は、固定の凸レンズ３１と、移動する凹レンズ３２と、凹レンズ３２を移動させる超音波モータ部３３を有する構成である。
【００１２】
４０は基板であり、四角形状である。
【００１３】
４１は円筒部材としての第１のレンズホルダであり、筒形状であり、上端側に凸レンズ３１が固定してある。第１のレンズホルダ４１の内周面には雌ねじ状の螺旋溝４１ａが形成してある。第１のレンズホルダ４１は、下端に外側に張り出た環状のフランジ部４１ｂを有し、このフランジ部４１ｂをカバー部材４５によって回転可能に保持されている。
【００１４】
４２は第２のレンズホルダであり、略環状であり、内側に凹レンズ３２が固定してある。第２のレンズホルダ４２の外周面には雄ねじ状の螺旋溝４２ａが形成してある。第２のレンズホルダ４２の直径の両端にはガイド溝４２ｂ，４２ｃが第２のレンズホルダ４２の軸線方向に延在して形成してある。基板４０上にはガイド溝４２ｂ，４２ｃに対応してガイドロッド４３，４４が植設してあり、平行に直立してあり、第１のレンズホルダ４１の軸線の方向に延在している。ガイドロッド４３，４４は、第１のレンズホルダ４１の内側に位置している。第２のレンズホルダ４２は、雄ねじ状螺旋溝４２ａを第１のレンズホルダ４１の雌ねじ状螺旋溝４１ａに螺合されて、且つ、ガイド溝４２ｂ，４２ｃが夫々ガイドロッド４３，４４に嵌合された状態で、第１のレンズホルダ４１の内側に組み込んである。
【００１５】
超音波モータ部３３は、振動圧電素子５０がステータを形成し、第１のレンズホルダ４１のフランジ部４１ｂがロータを形成し、カバー部材４５によって、板ばね部材４６と共に、基板４０上に組付けてあり、カバー部材４５が超音波モータ部３３のケーシングを形成する構成である。
【００１６】
振動圧電素子５０は、環状であり、上記フランジ部４１ｂに対応する大きさであり、上面が櫛歯状となっており、櫛歯部５０ａが円周方向に並んでいる形状であり、基板４０上に固定してある。
【００１７】
板ばね部材４６は、環状であり、湾曲部４６ａが周方向に並んでおり波状となっている。
【００１８】
カバー部材４５は、円筒部４５ａと、円筒部４５ａの上端より内側に張り出している環状の内向きフランジ部４５ｂと、円筒部４５ａの下端より外側に張り出している外向きフランジ部４５ｃとを有する。
【００１９】
第１のレンズホルダ４１のフランジ部４１ｂが振動圧電素子５０上に載っており、板ばね部材４６がフランジ部４１ｂ上に載っており、カバー部材４５が、その円筒部４５ａと内側フランジ部４５ｂとが振動圧電素子５０とフランジ部４１ｂと板ばね部材４６とを覆った状態で、外向きフランジ部４５ｃをねじ４７によって基板４０上に固定してある。円筒部４５ａが、フランジ部４１ｂ及び板ばね部材４６の径方向への動きを制限している。内向きフランジ部４５ｂが、板ばね部材４６を内向きフランジ部４５ｂとフランジ部４１ｂとの間で挟んでおり、板ばね部材４６をその湾曲部４６ａが偏平となる方向に弾性変形させて、板ばね部材４６にばね力を発生させている。第１のレンズホルダ４１は、フランジ部４１ｂが板ばね部材４６にばね力によってＺ２方向の力Ｆ２を付勢されて振動圧電素子５０の上面に押し付けられて、且つ、フランジ部４１ｂが内側フランジ部４５ｂによって板ばね部材４６を介して押えられて倒れを制限されて、且つ、円筒部４５ａによって径方向への動きを制限されて、更には、フランジ部４１ｂの外周を円筒部４５ａの内周面によって案内されて回動可能となっている。外部から駆動信号が振動圧電素子５０に印加されて振動圧電素子５０が超音波振動して振動圧電素子５０に周方向の進行波が発生すると、振動圧電素子５０とフランジ部４１ｂとの間の摩擦力によってフランジ部４１ｂに回転力が発生し、第１のレンズホルダ４１が上記の駆動信号に応じた方向に回転される。
【００２０】
ここで、第１のレンズホルダ４１の一部であるフランジ部４１ｂがロータを形成しているため、専用のロータ部品は不要であり、超音波モータ部３３は最小の部品点数で且つ薄型に構成される。また、第１のレンズホルダ４１のフランジ部４１ｂを振動圧電素子５０上に載せ、板ばね部材４６をフランジ部４１ｂ上に載せ、その上からカバー部材４５を被せて、カバー部材４５をねじ止めして基板４１に固定することで、超音波モータ部３３は、第１のレンズホルダ４１の固定と併せて組立てられ、レンズモジュール３０の組立ては作業性良くなされる。
【００２１】
上記構成のレンズモジュール３０が、カメラモジュール２０上に搭載されて、ねじ４８によってカメラモジュール２０に固定してある。レンズモジュール３０をカメラモジュール２０上に固定することによって、携帯電話機用カメラ１０が完成する。レンズについてみると、Ｚ１側から、凸レンズ３１、凹レンズ３２、凸レンズ２３と並んだ状態にある。
【００２２】
上記構成の携帯電話機用カメラ１０は、図１（Ｂ）に示すように、第１のレンズホルダ４１の上端が折り畳み側本体１６の表面に露出した状態で折り畳み側本体１６の内部に組み込んである。
【００２３】
携帯電話機用カメラ１０は以下に示すように動作する。
【００２４】
図１（Ｂ）及び図３（Ａ）は標準の状態であり、通常はこの状態に維持され、通常の撮影はこのこの状態で行われる。第２のレンズホルダ４２は第１のレンズホルダ４１に対して雄ねじ状螺旋溝４２ａと雌ねじ状螺旋溝４１ａとが嵌合されており、更に、ガイド溝４２ｂ，４２ｃが夫々ガイドロッド４３，４４に嵌合して回転を制限されているため、外部から衝撃が作用した場合でも位置ずれは起きにくく、携帯電話機用カメラ１０は耐衝撃性に優れている。
【００２５】
被写体を広角で撮影しようとする場合には、操作者の広角設定操作によって、駆動信号が振動圧電素子５０に印加されて、振動圧電素子５０が超音波振動して振動圧電素子５０に図３（Ａ）中矢印ＣＣで示す方向の進行波が発生し、第１のレンズホルダ４１が矢印ＣＣの方向に所定の角度回動され、第２のレンズホルダ４２がガイドロッド４３，４４に沿ってＺ２方向に移動され、図３（Ｂ）に示す状態となり、凹レンズ３２が凸レンズ３１に対して離れ、携帯電話機用カメラ１０は広角で撮影可能な状態となる。シャッタ操作を行うと、被写体は広角で撮影される。広角設定を解除すると、振動圧電素子５０が上記とは逆方向の進行波を発生するように超音波振動し、第１のレンズホルダ４１が上記とは逆方向に回動され、第２のレンズホルダ４２はＺ１方向に移動されて元の位置に戻され、標準の状態となる。
【００２６】
被写体を望遠で撮影しようとする場合には、操作者の望遠設定操作によって駆動信号が振動圧電素子５０に印加されて、振動圧電素子５０が超音波振動して振動圧電素子５０に図３（Ａ）中矢印Ｃで示す方向の進行波が発生し、第１のレンズホルダ４１が矢印Ｃの方向に所定の角度回動され、第２のレンズホルダ４２がガイドロッド４３，４４に沿ってＺ１方向に移動され、図３（Ｃ）に示す状態となり、凹レンズ３２が凸レンズ３１に接近し、携帯電話機用カメラ１０は望遠で撮影可能な状態となる。シャッタ操作を行うと、被写体は拡大されて撮影される。望遠設定を解除すると、振動圧電素子５０が上記とは逆方向の進行波を発生するように超音波振動し、第１のレンズホルダ４１が上記とは逆方向に回動され、第２のレンズホルダ４２はＺ２方向に移動されて元の位置に戻され、標準の状態となる。
【００２７】
広角で撮影可能な状態でも、また、望遠で撮影可能な状態でも、雄ねじ状螺旋溝４２ａと雌ねじ状螺旋溝４１ａとは嵌合された状態を維持しており、携帯電話機用カメラ１０は良好な耐衝撃性を維持する。
【実施例２】
【００２８】
図４は本発明の実施例２になる携帯電話機用カメラ１０Ａを示す。携帯電話機用カメラ１０Ａは、図１に示す携帯電話機用カメラ１０とは、レンズモジュール３０Ａが相違し、レンズモジュール３０Ａのうち超音波モータ部３３Ａが相違する。
【００２９】
超音波モータ部３３Ａは、図１及び図２に示す超音波モータ部３３とは、振動圧電素子５０Ａと板ばね部材４６Ａとの配置が逆である構成である。
【００３０】
振動圧電素子５０Ａは、下面側に櫛歯部５０ａを有する形状であり、カバー部材４５の内向きフランジ部４５ｂの下面に固定してある。板ばね部材４６Ａは基板４１上に置かれる。
【００３１】
超音波モータ部３３Ａは、上側から、振動圧電素子５０Ａ、フランジ部４１ｂ、板ばね部材４６Ａが重なっており、板ばね部材４６Ａのばね力によってフランジ部４１ｂがＺ１方向の力Ｆ１を付勢されて振動圧電素子５０Ａの下面に押し付けられている構成である。振動圧電素子５０Ａが超音波振動すると、駆動力がフランジ部４１ｂの上面に作用し、第１のレンズホルダ４１が矢印Ｃの方向或いは矢印ＣＣの方向に回転され、携帯電話機用カメラ１０Ａは広角或いは望遠で撮影可能な状態となる。
【実施例３】
【００３２】
図６（Ａ）は本発明の実施例３になる携帯電話機用カメラ１０Ｂを示す。携帯電話機用カメラ１０Ｂは、図１に示す携帯電話機用カメラ１０とは、レンズモジュール３０Ｂが相違し、レンズモジュール３０Ｂのうちレンズの動く部分が相違する。
【００３３】
４１Ｂはホルダであり、前記の第１のレンズホルダ４１とは、凸レンズ３１が固定されていない点が相違する。
【００３４】
４２Ｂはレンズユニットホルダであり、前記の第２のレンズホルダ４１とは、凸レンズ３１と凹レンズ３２との両者が固定してある点が相違する。
【００３５】
駆動信号によって超音波モータ部３３が駆動され、ホルダ４１Ｂが矢印Ｃの方向に回動され、レンズユニットホルダ４２Ｂがガイドロッド４３，４４に沿ってＺ１方向に移動され、ＣＣＤ型固体撮像素子２１との距離が可変され、図６（Ｂ）に示すように、ホルダ４１Ｂより突き出した状態となり、携帯電話機用カメラ１０Ｂは望遠で撮影可能な状態となる。
【００３６】
なお、上記の小型である携帯電話機用カメラ１０、１０Ａ，１０Ｂは、携帯電話機以外の電子機器にも組み込むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１になる携帯電話機用カメラを示す図である。
【図２】図１中の超音波モータ部及びレンズに関連する部分を拡大して示す分解斜視図である。
【図３】図１の携帯電話機用カメラの動作を示す図である。
【図４】本発明の実施例２になる携帯電話機用カメラを示す図である。
【図５】図４中の超音波モータ部及びレンズに関連する部分を拡大して示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例３になる携帯電話機用カメラを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ  携帯電話機用カメラ
１５  携帯電話機
２０  カメラモジュール
２１  ＣＣＤ型固体撮像素子
３０  レンズモジュール
３１  凸レンズ３１
３２  凹レンズ
３３、３３Ａ  超音波モータ部
４０  基板
４１  第１のレンズホルダ
４１ａ  雌ねじ状の螺旋溝
４１ｂ  環状のフランジ部
４２  第２のレンズホルダ
４２ａ  雄ねじ状の螺旋溝
４２ｂ，４２ｃ  ガイド溝
４３，４４  ガイドロッド
４５  カバー部材
４５ａ  円筒部
４５ｂ  内向きフランジ部
４６、４６Ａ  板ばね部材
５０、５０Ａ  振動圧電素子
【図１】
2006017923.tif 000003
【図２】
2006017923.tif 000004
【図３】
2006017923.tif 000005
【図４】
2006017923.tif 000006
【図５】
2006017923.tif 000007
【図６】
2006017923.tif 000008